Databáze 2011/2012. Logický model DB. RNDr.David Hoksza, Ph.D.

Transkript

1 Databáze 2011/2012 Lgický mdel DB RNDr.David Hksza, Ph.D.

2 Osnva Relační mdel dat Převd knceptuálníh schématu d lgickéh Funkční závislsti Nrmalizace schématu Cvičení převd d relačníh mdelu

3 Relační lgický mdel (nefrmálně) E. F. Cdd reprezentace bjektů knceptuálníh schématu pmcí tabulek (relací) entitní (vztahvý) typ tabulka atribut slupec entita (vztah) řádek tabulky schéma tabulky T(S 1 :T 1,, S n :T n ) T = tabulka, S i = slupec i, T i = datvý typ slupce i schéma DB schémata všech tabulek v DB + případná integritní mezení

4 Relační mdel (nefrmálně) Neexistují 2 stejné řádky, tj. každá tabulka má jednznačný identifikátr Relační mdel nezná pjem NULL hdnty lze zavést metadhntu NULL Mnžina slupců jednznačně identifikující řádky tabulky se nazývá nadklíč Nadklíč s nejmenším pčtem slupců se nazývá klíč klíčů může být více Mnžinu slupců, které jsu klíčem v jiné tabulce nazýváme cizí klíč realizace vatahů mezi entitami

5 Relační mdel (frmálně) relace v algebře R D 1 x D 2 x x D n databázvé rzšíření pjmu relace R(A 1 :D 1,, A n :D n ) zjedndušeně R(A 1,, A n ) frmální vs. nefrmální schéma relace schéma tabulky relace tabulka (data) dména datvý typ slupce prvek relace řádek tabulky dále budeme pužívat zjedndušený relační mdel k ppisu principů převdu knceptuálníh schématu d relačníh

6 Cizí klíč - princip autmbil(spz:string, majitel:string, rk_vyrby:integer, znacka:string) spz majitel rk_vyrby znacka 1A Petr Nvák 1980 Frd ANE 0689 Aleš Vmáčka 2005 Hnda 1T Jsef Nvtný 2000 Hnda 2B Karel Vdrážka 2005 Škda znacka Frd Hnda Škda zeme USA JP CZ vyrbce(znacka:string, zeme:string) klíč cizí klíč

7 Převd kardinalita 1:1 V 1:1 kardinalitě může libvlný z klíčů účastnících se entit být klíčem výslednéh relačníh schématu linkaridic(cisl, start, cil,, id, jmen, rk_narzeni, ) linka(cisl, start, cil,, id), Při nepvinné účasti je třeba zvláštní relaci pr řidiče, který ve vztahu být nemusí ridic(id, jmen, rk_narzeni, )

8 Převd kardinalita 1:1 linka(cisl, start, cil, ) linkaridic(cisl, id) ridic(id, jmen, rk_narzeni, ) Při nepvinné účasti bu entit je třeba vytvřit nvu relaci, prtže každý bjekt v jedné entitě může existvat nezávisle na bjektu v entitě druhé Prtže jsu kardinality na bu stranách 1, tvří každý z cizích klíčů ve spjvací relaci klíč v tét relaci

9 Převd kardinalita 1:N linka(cisl, start, cil, ) Kardinalitu N zajišťuje cizí klíč cisl v relaci ridic, kde nehraje rli klíče (atribut není pdtržen), na rzdíl d (0,1):(1,1) situace ridic(id, jmen, rk_narzeni, cisl) Parcialitu na N straně nejsme schpni v základním relačním mdelu zajistit, prt ke 2 ER schématům máme 1 relační schéma

10 Převd kardinalita 1:N linka(cisl, start, cil, ) linkaridic(cisl, id) ridic(id, jmen, rk_narzeni) Parcialitu na 1 straně zajistíme vlžením spjvací relace, která bude mít id jak klíč. Výsledek je pdbný jak (0:1):(0:1) až na nejednznačnst atributu cisl ve spjvací relaci Parcialitu na N straně nejsme schpni v základním relačním mdelu zajistit, prt ke 2 ER schématům máme 1 relační schéma

11 Převd kardinalita M:N linka(cisl, start, cil, ) linkaridic(cisl, id) ridic(id, jmen, rk_narzeni) Ve vztahu M:N nejsme schpni v relačním mdelu zajistit parcialitu, nebť každý bjekt jedné entity muže být ve vztahu s více bjekty druhé entity nutnst spjvací relace Klíčem ve spjvací relaci nemůže být ani jeden z cizích klíčů, nýbrž klíč musí tvřit ba cizí klíče najednu

12 Funkční závislst př. funkční závislst určuje sémantické vztahy mezi atributy značení čtení RC JMENO Rdné čísl funkčně určuje jmén RČ JMENO /5385 Karel Vmáčka /1182 David Mikeš /5595 Jan Nvák /5385 Patrik Nvý význam Ke každému RČ existuje nejvýše jedn jmén = Neexistují 2 záznamy v tabulce řidič se stejným RČ, ale různým jménem

13 Funkční závislst př. značení {START, CIL} CISLO čtení Start a cíl funkčně určuje čísl CISLO START CIL 106 Kavkazská Nádraží Braník 203 Kačerv Vavřenva 308 Kavkazská Nádraží Braník 205 Zemanka Kmřany význam Ke každému startu a cíli existuje nejvýše jedn čísl = Neexistují 2 záznamy v tabulce linka se stejným startem a cílem, ale různým číslem

14 Funkční závislst frmálně Funkční závislst (FZ) je funkce mezi dménami atributů FZ je typem integritníh mezení, tj. vymezuje jaká data mhu být v DB ulžena, případně vymezuje vztahy mezi nimi Definice: Funkční závislst (FZ) X Y nad schématem R(A) je parciální zbrazení f i : X i Y i, kde X i,y i A (kde i = 1..pčet závislstí pr R(A)). Říkáme že n- tice z X i funkčně určuje m-tici z Y i a že m-tice z Y i funkčně závisí na n-tici z X i

15 Funkční závislst a relační mdel relační mdel lze rzšířit tak, aby byl mžné v něm uchvávat infrmace závislstech, tj. u relace nebudeme uchvávat puze seznam atributů, ale i funkční závislsti mezi nimi R(A, F), kde F = i {f i } nadklíč relace NK NK A klíč relace K K A K 1 : K 1 K klíčvý atribut atribut z A, který je sučástí nějakéh klíče (klíčů může být více) neklíčvý atribut atribut z A, který není sučástí žádnéh klíče

16 Návrh funkčních závislstí mdelvání funkčních závislstí spadá d prcesu funkční analýzy, tj. je třeba jej učinit ještě před vkládáním dat. T plyne i z faktu, že se jedná IO, tedy mezuje mžné vstupy není mžné FZ dvzvat ze stávajících dat, nýbrž z přirzených vztahů mezi atributy ID JMENO 1 Petr Malý 2 Jan Vstrý 3 Aleš Nvý 4 Petr Berka NAJETE_K M_ZA_ME SIC ODPRAC OVANO_ LET PLAT VEK ID ALL JMENO ALL NJKZM OL OL NJKZM {NJKZM, OL} PLAT VEK VSE ne vše, c vidíme v datech becně platí

17 Aktualizační anmálie mějme relaci AUTOBUS(SPZ, NAJETO,, SOUCASTKA, VYROBCE_SOUCASTKY, ) sučástky uchváváme v relaci s autbusy, tj. má-li autbus 20 sučástek, máme 20 prvků relace v tabulce autbus pr jeden autbus příklady aktualizačních anmálií změna infrmace knkrétním autbusu vyžaduje vícenásbné prvedení tét změny chceme-li dstranit jeden autbus z DB, je třeba t učinit na více místech není-li sučástka pužita v žádném autbusu, infrmaci ní ztrácíme nelze přidat sučástku d DB, aniž by nebyla pužita v nějakém autbuse

18 Nrmalizace schématu Nrmalizaci lze zajisti dekmpzicí tak, aby výsledné schéma splňval pžadavky dané nrmální frmy 1NF zajišťuje nestrukturvanst dat 2NF a 3NF mezují redundanci dat, tj. nutí uživatele dekmpnvat schéma Další NF, které nejsu v praxi čast využívány BCNF 4NF 5NF Výhdy Snížení redundance dat menší prstrvé nárky Jedndušší aktualizace dat Zabránění aktualizačním anmáliím Nevýhdy Zpmalení kmplexních dtazů

19 1NF 1. tabulka musí reprezentvat relaci v algebraickém smyslu atributy vnitřně nestrukturvané (žádné vnřené tabulky, neb slžené datvé typy, tj. jak dmény je třeba užít základní datvé typy) 2. neexistence pakujících se skupin sba(id:integer, jmen:string, datum_narzeni:date, pdrizeni:sba[]) sba(id:integer, jmen:string, datum_narzeni:date) sbasba(id_pd:integer, id_nad:integer) sba(id:integer, jmen:string, datum_narzeni:date, tel1:string, tel2:string, tel3:string) sba(id:integer, jmen:string, datum_narzeni:date) sbatelefn(cisl:string, id_sba:integer) 1NF dpruje i situace, kdy je pr telefn pužit jeden slupec typu string, kde jsu telefny dděleny delimitrem

20 2NF v DB se nesmí vyskytvat závislst neklíčvéh atributu NK na vlastní pdmnžině některéh klíče K KK K: KK NK JMENO C_ZIDLE BUDOVA ADRESA PLAT Jan Vdnář 58 A Technická 5, Praha Petr Nvtný 58 B Technická 3, Praha Karel Klář 2 A Technická 5, Praha Patrik Nvý 23 C Studentská 1, Praha Aleš Výmla 45 B Technická 3, Praha {C_ZIDLE,BUDOVA} ALL, BUDOVA ADRESA redundance adresy není v 2NF

21 2NF - dekmpzice JMENO C_ZIDLE BUDOVA PLAT Jan Vdnář 58 A Petr Nvtný 58 B Karel Klář 2 A Patrik Nvý 23 C Aleš Výmla 45 B {C_ZIDLE,BUDOVA} ALL 2NF BUDOVA ADRESA A Technická 5, Praha B Technická 3, Praha C Studentská 1, Praha BUDOVA ADRESA 2NF

22 3NF v DB se nesmí vystkytnut tranzitivní závislst na klíči K A, B: K A B JMENO PSC MESTO PLAT Jan Vdnář Praha Petr Nvtný Praha Karel Klář Brn Patrik Nvý Kuřim Aleš Výmla Brn JMENO VSE, PSC MESTO JMENO PSC MESTO reundance města není v 3NF může být prblematické, když k se rzhdneme uchvávat další infrmace městě, např. pčet byvatel

23 3NF dekmpzice JMENO PSC PLAT Jan Vdnář Petr Nvtný Karel Klář Patrik Nvý Aleš Výmla JMENO ALL 3NF PSC MESTO Praha Praha Brn Kuřim Brn PSC MESTO 3NF